Genetický mechanizmus: ako fungujú naše vnútorné hodiny

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 04:09

Každý už počul o vnútorných hodinách, no málokto vie, ako fungujú. Dve skupiny vedcov zo Spojených štátov amerických uskutočnili rozsiahle štúdie, aby pochopili, ako fungujú naše hodiny a aký je ich vplyv na organizmus.

Počas celého dňa počúvame „tikanie“hodín vo vnútri nášho tela. Práve to nás ráno zobudí a v noci sa cítime ospalí. Práve ona nám v správnom čase zvyšuje a znižuje telesnú teplotu, reguluje tvorbu inzulínu a iných hormónov.

Vnútorné hodiny tela, samotné tikanie, ktoré cítime, sa tiež nazývajú cirkadiánne rytmy.

Tieto rytmy dokonca ovplyvňujú naše myšlienky a pocity. Psychológovia skúmajú ich účinky na ľudský mozog tak, že dobrovoľníkov nútia absolvovať kognitívne testy v rôznych časoch dňa.

Ukázalo sa, že ráno je najlepší čas na vykonávanie úloh, ktoré vyžadujú od mozgu multitasking. Ak potrebujete mať v hlave niekoľko vrstiev informácií naraz a tieto dáta promptne spracovať, mali by ste začať pracovať už na začiatku dňa. Ale druhá polovica dňa je vhodná na spracovanie jednoduchých a zrozumiteľných úloh.

Cirkadiánne rytmy majú obrovský vplyv aj na tých, ktorí trpia depresiou alebo bipolárnou poruchou. Ľudia s týmito problémami nespia dobre a pociťujú nutkanie piť počas celého dňa. Niektorí pacienti s demenciou pociťujú zvláštny „efekt západu slnka“: na konci dňa sa stanú agresívnymi alebo sa stratia v priestore a čase.

„Cykly spánku a aktivity sú kritickou súčasťou duševných chorôb,“hovorí Huda Akil, neurovedkyňa z University of Michigan. Preto sa neurológovia snažia pochopiť, ako fungujú naše vnútorné hodiny a aký vplyv majú na náš mozog. Výskumníci však nemôžu len otvoriť lebku a sledovať, ako bunky pracujú nepretržite.

Pred niekoľkými rokmi Kalifornská univerzita darovala na výskum mozgy, ktoré boli po smrti darcov starostlivo konzervované. Niektorí z nich zomreli skoro ráno, iní popoludní alebo v noci. Doktorka Akil a jej kolegovia sa rozhodli preskúmať, či sa jeden mozog líši od druhého a či rozdiel závisí od momentu, v ktorom darca zomrel.

„Možno sa vám náš odhad bude zdať jednoduchý, ale z nejakého dôvodu o tom nikto predtým nepremýšľal,“hovorí Dr. Akil.

So svojimi kolegami vybrala vzorky mozgu od 55 zdravých ľudí, ktorí zomreli pri náhlej nehode, napríklad pri autonehode. Z každého mozgu vedci odobrali vzorky tkaniva z tých lalokov, ktoré sú zodpovedné za učenie, pamäť a emócie.

V čase smrti darcu gény v mozgových bunkách aktívne kódovali proteín. Vďaka tomu, že sa mozog rýchlo zachoval, vedia vedci posúdiť aktivitu génov v momente smrti.

Väčšina génov, ktoré výskumníci testovali, nevykazovala počas dňa žiadny vzor vo svojom výkone. Viac ako 1000 génov však vykazuje denný cyklus aktivity. Mozgy tých ľudí, ktorí zomreli v rovnakú dennú dobu, vykazovali pri práci rovnaké gény.

Vzorce aktivít boli takmer identické, a to natoľko, že ich bolo možné použiť ako časovú pečiatku. Vďaka meraniu aktivity týchto génov bolo takmer nezameniteľné určiť, v ktorej chvíli človek zomrel.

Potom vedci testovali mozgy tých darcov, ktorí trpeli klinickou depresiou. Tu časová pečiatka nebola len zrazená: zdalo sa, že títo pacienti žili buď v Nemecku alebo v Japonsku, ale nie v Spojených štátoch.

Výsledky vykonanej práce boli zverejnené v roku 2013. Vedci z University of Pittsburgh sa nimi inšpirovali a pokúsili sa experiment zreprodukovať.

„Na takúto štúdiu sme predtým nemohli myslieť,“hovorí neurologička Colleen McClungová. Dr. McKlang a jej kolegovia dokázali otestovať 146 vzoriek mozgu z univerzitného darcovského programu. Výsledky experimentu boli zverejnené pomerne nedávno.

Tím doktora McClanga ale dokázal nielen zopakovať výsledky predchádzajúceho experimentu, ale aj získať nové údaje. Porovnali vzorce aktivity génov v mozgu mladých a starých ľudí a našli zaujímavý rozdiel.

Vedci dúfali, že nájdu odpoveď na otázku: prečo sa cirkadiánne rytmy ľudí menia, keď starnú? Koniec koncov, ako ľudia starnú, aktivita klesá a rytmy sa menia. Doktor McClang zistil, že niektoré z génov, ktoré boli najaktívnejšie v denných cykloch, sa už vo veku 60 rokov nepoužívajú.

Je možné, že niektorí starší ľudia prestanú produkovať proteín potrebný na udržanie chodu vnútorných hodín.

Vedci boli tiež prekvapení, keď zistili, že niektoré gény boli zahrnuté do aktívnej každodennej práce až v starobe. „Zdá sa, že mozog sa snaží kompenzovať vypnutie niektorých génov prácou iných tým, že aktivuje dodatočné hodiny,“hovorí Dr. McClang. Možno, že schopnosť mozgu vytvárať rezervné cirkadiánne rytmy je obranou proti neurodegeneratívnym ochoreniam.

Prepnutie na náhradné vnútorné hodiny môžu lekári využiť pri liečbe porúch cirkadiánneho rytmu. Vedci teraz experimentujú so zvieracími génmi a snažia sa pochopiť, ako sa aktivujú a vypínajú gény vnútorných hodín.

Inými slovami, vedci počúvajú „tikanie“a chcú pochopiť: čo sa nám mozog snaží povedať?